齿轮泵在特殊工况下的应用

2012-08-22

齿轮泵在特殊工况下的应用

　　齿轮泵在特殊工况下的应用很多应用场合下，泵不只是简单地输送常温低压的水类介质。随着粘度升高，离心泵会变得低效，用户需要考虑采用正位移泵（PD泵，或称容积式泵）。
　　
　　当压力需要升高，一些正位移泵难以为继。当温度升高时。其他的泵也将失效。那么当需要35公斤以上的压力，或者300摄氏度的高温，又或者粘度高达几十万或几百万厘泊时怎么办？也许有些泵经过专门设计或修改现有设计，可以满足其中一个或者两个要求，但是当工况需要泵满足全部这些苛刻条件时怎么办？这就需要为这些恶劣工况设计的高性能外啮合齿轮泵。这种泵通过专门优化的材质、间隙及设计，可以处理任何一种或所有这些工况。外齿轮泵有两根相同尺寸的啮合齿轮轴。驱动轴连接电机或减速机（通过弹性联轴器）并带动另一根轴。在重载型工业齿轮泵内，齿轮通常与轴为整体一个部件，轴颈的公差很小。齿轮轴为整体是为了承受高压、高粘度下的高扭矩载荷。四个轴颈处的滑动轴承动态支撑且以泵送介质润滑轴承。有三种常见的齿轮形式:直齿、斜齿和人字齿。这三种形式各有利弊，有不同的应用。直齿是简单的形式，在高压工况下为应用，因为没有轴向推力，且输送效率较高。斜齿在输送过程中的脉动小，且在较高速度运行时更加安静，因为齿的啮合是渐进式的。但是，由于轴向推动力的作用，轴承材质的选用可能会造成进出口压差有限、处理粘度较低。因为轴向力会将齿轮推向轴承断面而摩擦，所以只有选用硬度较高的轴承材质或在其断面做特殊设计，才能应对这种轴向推力。人字齿是背对背的斜齿形式了，能提供比直齿稍低的脉动，且轴向力可被平衡。然而，制造成本高，组装/拆卸困难，因为必须成对安装。在高粘度应用中，液体容易固化，或是在非常大的泵中，这的确是个大的弊端。外齿轮泵的运行原理很简单，液体进入泵吸入端，被啮合的齿间空穴吸入，然后在齿间空穴内被带动，沿齿轮轴外缘到达出口端。重新啮合的齿将液体推出空穴进入背压处。理论上说，正位移泵的额定流量和压力无关。但是，容积失效或内泄漏是所以形式的正位移泵所固有的。为了达到高压差和所需额定流量，齿轮泵必须克服这种内泄漏。
　　
　　内泄漏有四种：1：齿轮轴颈与轴承之间 2：齿轮端面与轴承端面之间，3：齿顶与泵壳之间，4：啮合齿之间。
　　
　　为使泵的承压能力大，这些配合部件之间的间隙必须愈小愈好以限制内漏。但是，只是缩小间隙并非说起来那样简单，也必须考虑其他因素如温度、粘度和选材。由内泄漏并非全是坏事。在齿轮泵中，有些内漏是必须的，用来润滑内部通路，并在滑动轴承内形成液膜以动态支撑齿轮轴。正确的设计应该是，内泄漏量是流量的1-3%。材质选用是高温工业泵选型中非常重要的。齿轮泵经常用来输送高腐蚀性、耐磨性或易变性流体。泵壳、轴和轴承材质首先要与泵送液体相匹配。当在额外考虑高温时，泵的设计变得更加复杂，甚至需要考虑各种不同材质的热膨胀性。如前所述，内部间隙需愈小愈好以达到压力能力。在高温情况下，由于部件的热胀性泵需要在既有的间隙内膨胀。这已经超出了大多数通用型齿轮泵生产厂家的通常的考量范围。高估材料热胀性会导致泵的间隙过松，而不能产生所需压力；低估热胀性会导致泵在达到过程温度时发生抱死。基于这个原因，为高温或低温设计的泵往往在非设计温度时不能良好的运行。

上海帕特泵业制造有限公司

2012年08月22日星期三

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